氧化物對碳化硅抗氧化性能的影響

叢麗娜

(唐山學院，河北 唐山 063000)

氧化物對碳化硅抗氧化性能的影響

叢麗娜

(唐山學院，河北 唐山 063000)

摻加氧化鈣、氧化鋁、氧化鋯于碳化硅中，探討各種氧化物在不同加入量、不同溫度時對碳化硅高溫抗氧化性能的影響。實驗結果表明：所選氧化物中，氧化鋁提高碳化硅抗氧化性能最好，較合適的加入量為2%。

碳化硅;氧化鈣;氧化鋁;氧化鋯;抗氧化性

碳化硅材料是一種共價鍵性極強的化合物，具有強度高、導熱性好、熱膨脹系數小、熱穩定性好等特點，是一種廣泛應用的耐高溫材料。但是，由于碳化硅同氧氣可以發生反應，高溫下不可避免的帶來氧化問題，為此，探討氧化物對碳化硅抗氧化性能的影響[1-3]。

1 實驗

1.1 實驗主要儀器、原料及藥品

實驗主要儀器為：KSX箱式節能電爐(湘潭華豐儀器有限公司)，FA2204B電子天平(上海精密科學儀器有限公司)。

實驗主要原料為：碳化硅粉(取自某碳化硅廠)。藥品為：氧化鈣(成都市科龍化工試劑廠)、氧化鋁及氧化鋯(天津市光復精細化工研究所)，藥品均為分析純。

1.2 實驗方案

取一定量的碳化硅粉，加入不同量、不同種類的氧化物，在不同的溫度下進行灼燒熱處理，測定碳化硅增重情況，用增重百分率表征碳化硅氧化狀況，即用碳化硅增重百分率表征碳化硅的抗氧化性能，增重百分率越高，抗氧化性能越低。

碳化硅增重百分率A表示為：

A=(m2-m1)/m1×100%

式中：A——碳化硅增重百分率(簡稱碳化硅增重率)；

m1——灼燒前碳化硅粉質量；

m2——灼燒后碳化硅粉質量。

2 實驗結果與討論

2.1 溫度對碳化硅粉增重的影響

在不加入任何外加氧化物的情況下，取10g碳化硅粉，實驗研究1000，1100，1200℃氧化氣氛下碳化硅粉增重情況。實驗結果見表1。

表1 溫度對碳化硅粉增重的影響

由表1可見，隨著溫度的提高，碳化硅粉增重率逐漸提高，顯示出碳化硅高溫不穩定性，溫度越高，碳化硅越容易被氧化。

2.2 氧化鈣對碳化硅粉增重的影響

取10g碳化硅粉，按外加計加入氧化鈣，其加入量分別為1%、2%、3%，研究氧化鈣不同加入量及不同溫度下對碳化硅增重的影響。實驗結果見表2。

表2 氧化鈣加入量及溫度對碳化硅粉增重的影響

由表2可見，在同樣溫度下，隨著氧化鈣加入量的增加，碳化硅的增重率有上升趨勢，但變化不明顯。但不同溫度的作用卻是隨著溫度的提高碳化硅的增重率逐漸提高，但比不加入任何物質時碳化硅的增重率明顯減少，說明氧化鈣的加入對碳化硅的抗氧化性能提高取到了一定的作用。

2.3 氧化鋁對碳化硅粉增重的影響

取10g碳化硅粉，按外加計加入氧化鋁，其加入量分別為1%、2%、3%，研究氧化鋁不同加入量及不同溫度下對碳化硅增重的影響。實驗結果見表3。

表3 氧化鋁加入量及溫度對碳化硅粉增重的影響

由表3可見，同溫度下，隨著氧化鋁加入量的提高，碳化硅增重率均略有下降，說明加入量的提高對碳化硅抗氧化物性能的提高有利，但變化不大且隨著氧化鋁加入量的提高變化趨于不明顯。不同溫度下，隨著溫度的提高，仍然看出碳化硅增重仍在提高，說明在加入氧化鋁時，溫度提高碳化硅仍被氧化。由表3和表2對比，氧化鋁的加入，對碳化硅抗氧化性能提高效果優于氧化鈣。

2.4 氧化鋯對碳化硅粉增重的影響

取10g碳化硅粉，按外加計加入氧化鋯，其加入量分別為1%、2%、3%，研究氧化鋯不同加入量及不同溫度下對碳化硅增重的影響。實驗結果見表4。

表4 氧化鋯加入量及溫度對碳化硅粉增重的影響

由表4可見，同溫度下，碳化硅增重率隨氧化鋯加入量增加大體相當，變化規律不明顯。隨著溫度的提高，碳化硅增重率仍然同其他氧化物加入呈現一樣的規律，即溫度提高，碳化硅增重率提高，碳化硅被氧化程度提高。

對以上所加入的氧化物而言，對提高碳化硅抗氧化物性能來說，加入氧化鋁最好，氧化鈣次之；氧化鋁加入量越高，對提高碳化硅抗氧化性能而言作用越明顯，但考慮到不致使碳化硅材料其他性能下降，加入量也不宜過多，選取2%為宜。

3 結論

碳化硅在氧化氣氛高溫處理時，會產生增重現象，隨著溫度的提高增重提高。

添加氧化物于碳化硅中，氧化物對碳化硅高溫增重產生影響，所選氧化物中，提高碳化硅抗氧化性能最好的氧化物為氧化鋁，較合適的加入量為2%。

[1] 潘裕柏, 汪東亮. 氮化硅結合碳化硅耐火材料的物理和機械性能研究[J]. 耐火材料, 1994, 28(1): 55-56.

[2] 張志金, 王富恥, 于曉東,等. 碳化硅多孔陶瓷的制備及研究進展[J].材料導報, 2009, 23(1): 476-478.

[3] 粟慶田,王 獻.碳化硅、氮化硅材料力學性能的研究[J].應用科技, 2002, 29(10): 59-61.

(本文文獻格式：叢麗娜.氧化物對碳化硅抗氧化性能的影響[J].山東化工，2016，45(24)：30-31.)

2016-11-07

叢麗娜(1970—)，女，遼寧大連人，講師，主要從事材料專業教學和科研工作。

TQ175.71+1

A

1008-021X(2016)24-0030-02